Sistemas Operacionais

Notas sobre

Sistemas Operacionais

Peter Jandl Jr.

ii

Jandl, Peter, Jr.

Notas sobre Sistemas Operacionais/Peter Jandl Jr.

Apostila

1. Sistemas operacionais: Computadores : Processamento de

dados : 005.43

2004

Hist´orico

1.1 Fev2004 Revis˜ao Geral. Threads. Escalonamento por prioridades. Escalonamento

com m´ultiplas filas.

1.0 Ago1999 Vers˜ao Inicial.

(C) 2004 Prof. Peter Jandl Jr.

Vers˜ao 1.1 Fevereiro/2004

Este documento foi preparado utilizando LATEX2".

iii

”O homem pode se tornar culto

pela cultura dos outros,

mas s´o pode se tornar s´abio

pelas pr´oprias experiˆencias.”

(Prov´erbio ´Arabe)

iv

Sum´ario

Pref´acio 1

1 Introdu¸c˜ao 3

1.1 Definindo os sistemas operacionais . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2 Objetivos de um sistema operacional . . . . . . . . . . . . . . 6

1.3 Breve hist´orico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.1 O in´icio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.2 D´ecada de 1940 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.3 D´ecada de 1950 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

1.3.4 D´ecada de 1960 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

1.3.5 D´ecada de 1970 e 1980 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

1.3.6 D´ecada de 1990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.3.7 D´ecada de 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.4 Tipos de sistemas operacionais . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

1.5 Recursos e ambiente operacional . . . . . . . . . . . . . . . . 17

2 Processos 21

2.1 O que ´e um processo computacional . . . . . . . . . . . . . . 21

2.1.1 Subdivis˜ao dos processos . . . . . . . . . . . . . . . . 22

2.2 Ocorrˆencia de processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

2.2.1 Processos seq¨uenciais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.2 Processos Paralelos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.3 Estado dos processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

2.4 PCB e tabelas de processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

2.4.1 PCB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

2.4.2 Tabelas de processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.5 Opera¸c˜oes sobre processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

2.6 Fun¸c˜oes do n´ucleo de sistema operacional . . . . . . . . . . . 31

2.7 Competi¸c˜ao por recursos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.7.1 Regi˜oes cr´iticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

2.7.2 C´odigo reentrante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.8 Protocolos de acesso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

2.8.1 Solu¸c˜ao com instru¸c˜oes TST ou TSL . . . . . . . . . . 36

v

vi SUM´ ARIO

2.8.2 Situa¸c˜oes de corrida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

2.8.3 Requisitos de um protocolo de acesso . . . . . . . . . . 40

2.9 A solu¸c˜ao de Dekker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.10 A solu¸c˜ao de Peterson . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

2.11 Deadlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.11.1 Diagramas de processos e recursos . . . . . . . . . . . 46

2.11.2 Condi¸c˜oes para ocorrˆencia de deadlocks . . . . . . . . 49

2.11.3 Recupera¸c˜ao de deadlocks . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.11.4 Preven¸c˜ao de deadlocks . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.11.5 Estados seguros e inseguros . . . . . . . . . . . . . . . 51

2.11.6 Algoritmo do banqueiro . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.12 Comunica¸c˜ao de processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

2.12.1 Buffers e opera¸c˜oes de sleep e wakeup . . . . . . . . . 54

2.12.2 Sem´aforos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

2.12.3 Mem´oria compartilhada . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.12.4 Outros mecanismos de IPC . . . . . . . . . . . . . . . 60

2.13 Threads . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

2.13.1 Modelos de multithreading . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.13.2 Benef´icios do uso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

3 Escalonamento de Processos 67

3.1